Új, vízoldható Ru(II)-foszfin komplexek előállítása és katalitikus alkalmazása. Horváth Henrietta

Hasonló dokumentumok
CO 2 homogénkatalitikus redukciója vizes közegben. Homogeneous catalytic reduction of CO 2 in aqueous medium

CO 2 aktiválás - a hidrogén tárolásban

Új, vízoldható Ru(II)-foszfin komplexek előállítása és katalitikus alkalmazása

Lipidkeverékek hidrogénezése vizes közegben palládium(ii)-alizarinvörös és ruténium(ii)-karbén komplex katalizátorokkal.

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei. Vízoldható Ru(II)- és Rh(I)-foszfin komplexek szintézise és alkalmazása kétfázisú katalízisben

Vízoldható foszfint tartalmazó ródium- és ruténiumkatalizátorok működési mechanizmusának vizsgálata

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

A GAMMA-VALEROLAKTON ELŐÁLLÍTÁSA

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Szerves kémiai szintézismódszerek

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

Új oxo-hidas vas(iii)komplexeket állítottunk elő az 1,4-di-(2 -piridil)aminoftalazin (1, PAP) ligandum felhasználásával. 1; PAP

Palládium-organikus vegyületek

Fémorganikus vegyületek

Szabadalmi igénypontok

Szabó Andrea. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr. Petneházy Imre Konzulens: Dr. Jászay M. Zsuzsa

SZABADALMI IGÉNYPONTOK. képlettel rendelkezik:

Badari Andrea Cecília

Fluorozott ruténium tartalmú katalizátorok előállítása és alkalmazása transzfer-hidrogénezési reakciókban

Vízoldható foszfint tartalmazó ródium- és ruténium-katalizátorok működési mechanizmusának vizsgálata

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Zárójelentés a Sonogashira reakció vizsgálata című 48657sz. OTKA Posztdoktori pályázathoz. Novák Zoltán, PhD.

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

Szerves kémiai szintézismódszerek

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

ZÁRÓJELENTÉS. OAc. COOMe. N Br

AMINOKARBONILEZÉS ALKALMAZÁSA ÚJ SZTERÁNVÁZAS VEGYÜLETEK SZINTÉZISÉBEN

C-Glikozil- és glikozilamino-heterociklusok szintézise

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

VÍZBEN ROSSZUL OLDÓDÓ KARBONÁTOK HOMOGÉNKATALITIKUS HIDROGÉNEZÉSE ÁTMENETIFÉM-KOMPLEXEKKEL. Doktori (PhD) értekezés tézisei.

VÍZOLDHATÓ ALKIL- ÉS DIALKIL-FOSZFINOK SZINTÉZISE

A katalízis fogalma és jellemzői

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

I. Bevezetés. II. Célkitűzések

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Fémorganikus kémia 1

Oldódás, mint egyensúly

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

szerotonin idegi mûködésben szerpet játszó vegyület

Tienamicin-analóg 2-izoxacefémvázas vegyületek sztereoszelektív szintézise

Új, vízoldható Pd-szalán komplexek katalitikus alkalmazása

A levulinsav katalitikus transzfer hidrogénezése. Készítette: Kaposy Nándor Témavezető: Dr. Horváth István Tamás, egyetemi tanár

Alkinek katalitikus hidratálása vízoldható Au(I)-N-heterociklusos karbén komplexekkel

1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

Név: Pontszám: 1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

Oldódás, mint egyensúly

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

4) 0,1 M koncentrációjú brómos oldat térfogata, amely elszínteleníthető 0,01 mól alkénnel: a) 0,05 L; b) 2 L; c) 0,2 L; d) 500 ml; e) 100 ml

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

O S O. a konfiguráció nem változik O C CH 3 O

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

SZAKMAI ÖNÉLETRAJZ Mészáros János Péter

Kémiai reakciók. Közös elektronpár létrehozása. Általános és szervetlen kémia 10. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy.

1. feladat. Versenyző rajtszáma: Mely vegyületek aromásak az alábbiak közül?

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

Curie Kémia Emlékverseny 10. évfolyam országos döntő 2018/2019. A feladatok megoldásához csak periódusos rendszer és zsebszámológép használható!

Kémiai alapismeretek 6. hét

XL. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

A kémiatanári zárószigorlat tételsora

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

V. Elemorganikus vegyületek előállítása anionos alkilezőszerrel

Automata titrátor H 2 O 2 & NaOCl mérésre klórmentesítő technológiában. On-line H 2 O 2 & NaOCl Elemző. Méréstartomány: 0 10% H 2 O % NaOCl

Ciklusok bűvöletében Katalizátorok a szintetikus kémia szolgálatában

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

Új utak a homogén katalízisben

A KÉMIA ÚJABB EREDMÉNYEI

Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Mikrohullámú szintézis: 5,10,15,20 tetrafenilporfirin előállítása

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2002

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

HALOGÉNEZETT SZÉNHIDROGÉNEK

2018/2019. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló KÉMIA. I. KATEGÓRIA Javítási-értékelési útmutató

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

3. A 2. igénypont szerinti készítmény, amely 0,03 törnego/o-nál kisebb. 4. A 3. igénypont szerinti készítmény, amely 0,02 tömeg 0 /o-nál kisebb

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Platina-alkil-komplexek elemi reakcióinak vizsgálata és alkalmazása hidroformilezési reakciókban. Jánosi László

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 2000

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

A 2007/2008. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatlapja. KÉMIÁBÓL I. kategóriában ÚTMUTATÓ

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

ETÁN ÉS PROPÁN ÁTALAKÍTÁSA HORDOZÓS PLATINAFÉM- ÉS RÉNIUM- KATALIZÁTOROKON

Kémiai reakciók sebessége


RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

Átírás:

Új, vízoldható Ru(II)-foszfin komplexek előállítása és katalitikus alkalmazása Doktori (PhD) értekezés tézisei orváth enrietta Synthesis and catalytic properties of new water-soluble Ru(II)-phosphine complexes PhD thesis enrietta orváth Debreceni Egyetem Természettudományi Kar Debrecen, 2006

Bevezetés A fémorganikus kémiában gyakran alkalmaznak nedvességre érzékeny reagenseket, így a szigorúan vízmentes közeg szükségessége a fémorganikus folyamatokban sokáig megdönthetetlen tételnek tűnt. Az általánosan használt klórozott szénhidrogének, aromás oldószerek azonban illékonyságuk és toxikusságuk révén szennyezik a környezetet, ezért ezeknek környezetbarát oldószerre való kicserélése egyre sürgetőbb. Az oldószerek elhagyása lenne a legüdvözítőbb, de ez az út gyakran nem járható. Mind többen használnak viszont un. zöld oldószereket, melyek közül kiemelkedő jelentőségűek a víz, a szuperkritikus CO 2 (scco 2 ) és az ionos folyadékok. A víz környezetbarát, olcsó, egészségre ártalmatlan, nem gyúlékony és nagy mennyiségben jelen van. Számos, biológiai szempontból is jelentős szubsztrátum (pl. szénhidrátok) reakciói pedig szinte kizárólag ebben a közegben játszódnak le. Napjainkban gyakran használják a vizet az un. kétfázisú reakciókban, mert egyáltalán nem vagy csak kis mértékben elegyedik a legtöbb szerves oldószerrel. Ez utóbbiban oldott szubsztrátum és a vizes fázisban jelenlevő katalizátor reakciója intenzív keverés révén valósul meg. Ennek megállítása után a vizes fázisban oldott katalizátor könnyen elválasztható a terméket tartalmazó szerves fázistól, és újabb reakcióban ismételten felhasználható. A szerves oldószerekben hatékony katalizátorok szinte mindegyikének előállították a vízoldható analógját (gyakran többfélét is a különbözőképpen módosított foszfinok alkalmazásával). Ezek közül a Ru-komplexek általában úgy készülnek, hogy RuCl 3 -t a megfelelő vízoldható foszfinnal reagáltatják. Munkám egyik célja az volt, hogy egyéb Ru-források alkalmazhatóságát vizsgáljam. Azokra a kérdésekre kerestem a választ, hogy a könnyen előállítható, aromás vegyületet (arén) tartalmazó Ru-dimer [{RuCl 2 (arén)} 2 ] ill. ciklooktadiénnel (cod) képzett polimer([{rucl(cod)} n ] ismert foszfinokkal való reakcióiban képződnek-e vízoldható vegyületek? a igen, akkor milyen katalitikus tulajdonságokat mutatnak vízoldható szubsztrátum (pl. bikarbonát, allilalkohol) vizes közegű hidrogénezésben avagy vizes-szerves kétfázisú kevert reakciókban? Disszertációm további célkitűzése az volt, hogy felderítsem milyen különbségek adódnak a szerves ill. vizes közegben oldott katalizátorok viselkedésében, és ezek hogyan befolyásolják a katalitikus folyamatok lefolyását, szelektivitását. 2

Doktori munkám három nagyobb egységre oszlik. Az első rész a vízoldható foszfint tartalmazó félszendvics Ru-komplexek előállítását és katalitikus reakciókban -elsősorban a CO - 3 vizes közegű hidrogénezésében- való alkalmazását foglalja magába. Értekezésem további két fejezete főként a [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] ill. a [RuCl(C 3 CN) 4 (P i Pr 3 )] + által katalizált vizes-szerves kétfázisú hidroszililezési reakciókról szól. Vizsgáltam ezeknek a komplexeknek a hidrolízisét is, és tanulmányoztam mind a kloro-, mind a független módszerrel is előállított akvakomplexeknek a katalitikus hatását a fenilacetilén hidrogénezésében és hidroszililezésében. Alkalmazott vizsgálati módszerek A vízoldható foszfinokat (pta, mtppms, mtppts-1. ábra) és a Ru(II)-foszfin komplexeket inert atmoszférában állítottam elő. Szerkezetüket 1 -, 13 C- és 31 P-NMR- (BRUKER DRX 360, BRUKER Avance 300 Mz) illetve tömegspektrumok (BRUKER BioTOF II ESI-TOF és VG Autospec tömegspektrométer) segítségével igazoltam. Az elemanalízis (C,, N) adatokat egy Perkin- Elmer CNS/O analízátorral a Zaragozai Egyetem Szervetlen Kémiai Tanszékén határozták meg. A [RuCl(η 6 -C 10 14 )(pta)(mtppts)]cl komplex kialakulását itachi U2000 típusú készülékkel felvett UV-látható spektrumok alapján követtem. A [RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )(L)] (L = pta, mtppms-gua) egykristályok szerkezetét Enraf Nonius MAC3 diffraktométerrel, míg a [{RuCl 2 (cod)} n ] prekurzorból előállított egykristályokét Bruker SMART APEX CCD diffraktométerrel mért adatok alapján azonosítottam. A hidrogénezési reakciókhoz atmoszférikus nyomáson Schlenk-edényt, nagyobb nyomáson pedig nyomásálló üveg (2-10 bar) illetve acél reaktort (10-100 bar) használtam. A félszendvics Ru-hidridek képződését valamint a CO - 3 redukcióját nagy nyomást bíró zafír NMR csövekben vizsgáltam. A fahéjaldehid hidrogénezését illetve a fenilacetilén hidroszililezését EWLETT- PACKARD 5890 Series II típusú gázkromatográffal követtem. Míg a bikarbonát redukciójának mértékét a 13 C NMR-, addig az allil alkoholok hidrogénezését 1 NMR spektrumok segítségével állapítottam meg. 3

R P SO 3 - N N pta P N (C 2 ) 3 O (C 2 ) 3 O P (C 2 ) 3 O trisz-hidroxipropilfoszfin R mtppms: R = mtppts: R = SO 3-1.ábra: Az alkalmazott vízoldható foszfinok Rövidítések magyarázata cod: 1,5 ciklooktadién C 10 14 : p-cimol, 4-izopropil-toluol mtppms: difenil-(3-szulfofenil)-foszfin Na sója mtppms-gua difenil- (3-szulfofenil)-foszfin guanidínium sója mtppts: trisz(3-szulfofenil)-foszfin Na sója pta: 1,3,5-triaza-7-foszfaadamantán P i Pr 3 : triizopropil-foszfin PPh 3 : trifenil-foszfin TOF: (Turnover Frequency): óránkénti katalitikus ciklusszám (átalakult szubsztrátum)(katalizátor x idő) -1, mol/mol h Pz: pirazol MeO-celloszolv: 2-metoxi-etoxi-etanol = dietilénglikol-metil-éter TF: tetrahidro-furán ESI: elektron spray ionizáció 4

Új tudományos eredmények I. Szilárd formában előállítottam 16 új Ru(II)-foszfin komplexet, melyből ötnek a molekulaszerkezetét is meghatároztam röntgendiffrakciós módszerrel. a./ A vízoldható foszfint tartalmazó félszendvics Ru-komplexek előállítása A [RuCl 2 (arén)(l)] típusú vegyületek mindegyikét oly módon állítottam elő, hogy a megfelelő Ru-dimer és foszfin metanolos oldatát 6-24 óráig inert atmoszférában forraltam: [{RuCl 2 (arén)} 2 ] + 2 L arén: C 6 6 C 10 14 2 [RuCl 2 (arén)(l)] L: pta, mtppms, mtppts P(C 2 C 2 C 2 O) 3 (1) A [RuCl(η 6 -C 10 14 )(pta)(mtppts)]cl-t a [RuCl 2 (η 6 -C 10 14 )(pta)] és ekvivalensnyi mtppts metanolos oldatának 5 órán keresztüli forralásával nyertem. Meghatároztam a [RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )(pta)] 2 O és a [RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )(mtppms-gua)] szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel, és azokat nagymértékben hasonlónak találtam az ismert [RuCl 2 (η 6 -C 10 14 )(pta)] C 2 Cl 2 szerkezetéhez. b./ A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] és a [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ](BF 4 ) komplex előállítása A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ]-t [RuCl(CO)(PPh 3 ) 3 ] és mtppms közötti ligandumcsere reakcióban, TF/CCl 3 1:1 arányú elegyében állítottam elő. A komplex vízben való oldásakor akvakomplex képződik, melyet a 2. ábrán feltüntetett módon, függetlenül is előállítottam szilárd formában. 5

PPh 3 PPh 3 mtppms, TF/CCl 3 1:1 (v/v),40 C OC Ru PPh 3 Cl MeCN, Na(BF 4 ), reflux OC mtppms mtppms Ru Cl mtppms 2 O, r.t. OC PPh 3 NCMe Ru NCMe PPh 3 + NaCl, r.t. OC mtppms mtppms Ru O 2 mtppms + mtppms, 2 O TF/CCl 3 2:1 (v/v),40 C 2.ábra: A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] és a [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ](BF 4 ) komplexek előállítása c./ A [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) és származékainak előállítása A komplexek előállítási módjait valamint az alkalmazott körülményeket 3. ábrán foglaltam össze. 3.ábra: A [{RuCl 2 (cod)} n ] prekurzorból kiinduló szintézisek 6

A [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ), a [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 és a [Ru(NCMe) 4 (P i Pr 3 ) 2 ](BF 4 ) (CCl 3 ) vegyületek molekulaszerkezetét röntgendiffrakciós adatok alapján szilárd fázisban is meghatároztam. II. A komplexek egyensúlyi reakciói vizes oldatokban a./ 31 P-NMR mérések alapján bizonyítottam, hogy az előállított kloro-komplexek vízben hidrolizálnak: [{Ru}-Cl] + 2 O [{Ru}- 2 O] + + Cl - (2) {Ru} ={Ru(CO)(mtppms) 3 } {Ru(NCMe) 4 (P i Pr 3 )} + {(arén)rucl(l)}, arén = C 6 6, C 10 14 L = pta, mtppms, mtppts, P(C 2 C 2 C 2 O) 3 b./ A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] és a [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) komplexek esetén meghatároztam az akválódási folyamatok egyensúlyi állandóit. A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] vizes oldatának NMR-spektruma az (2) egyensúly jobbra tolódása révén főként a [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ] + jelenlétét mutatja. Különböző Cl - koncentrációk mellett felvett spektrumokból a 31 P{ 1 }-NMR jelek integrálásával meghatároztam a [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] és a [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ] + komplexek relatív mennyiségét, és kiszámoltam a disszociációs egyensúlyi állandót: K = 9,8. 10-2 M -1. A [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 és [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) komplexek különböző Cl - koncentrációkhoz tartozó relatív mennyiségét hasonló módszerrel határoztam meg. A [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 vizes oldatát Na-klorid oldattal titráltam és az egyes részletek hozzáadása után felvett 31 P{ 1 }-NMR spektrumok alapján számoltam a disszociációs egyensúlyi állandót, mely 0,5 M -1 -nek adódott. Méréseim azt is igazolták, hogy a [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] metanolízise nem, de a [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 )-é lejátszódik. c./ Rámutattam, hogy a képződő akvakomplexek ([Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ] +, [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )] 2+ az oldat p-jától függően hidroxo-komplexekké alakulnak, és meghatároztam az ezekre az egyensúlyokra vonatkozó állandókat. 7

[{Ru}- 2 O] + + O - [{Ru}-O] + 2 O (3) {Ru} = {Ru(CO)(mtppms) 3 } {Ru(NCMe) 4 (P i Pr 3 )} + A p > 9 oldatok 31 P{ 1 }-NMR spektrumában a foszfor jelek kémiai eltolódás értéke fokozatosan változik. A kémiai eltolódások p függvényében történő ábrázolásával a ppotenciometrikus titráláshoz hasonló görbéket kaptam; a titrálási adatokból a PSEQUAD program segítségével meghatároztam a (3) egyensúlyra vonatkozó pk a értékeket: [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ](BF 4 ), esetén pk a = 11,97, míg [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 esetén pk a = 11,36. III. Vizsgáltam az [{RuCl 2 (arén)} 2 ]-t és vízoldható foszfint (L = pta, mtppms, mtppts) egyaránt tartalmazó oldatok valamint a 2 kölcsönhatását, és p = 10-100 bar nyomáson többféle hidrido komplexet azonosítottam. Ezek közül néhánynak a képződését a komplexek nátrium formiáttal lejátszódó reakcióiban is észleltem. Az [L]/[Ru] aránytól, a hőmérséklettől, a hidrogén nyomásától és a reakcióidőtől függően különféle hidridek képződnek, melyek közül a vizsgált rendszerek mindegyikében a [Ru(arén)L 2 ] + volt az uralkodó forma. Az 4. ábra mutatja a [{RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )} 2 ] és pta reakciójában képződő komplexeket és azok kölcsönhatását hidrogénnel. [RuCl(η 6 -C 6 6 )(pta) 2 ] + 2; 60 C [Ru(η 6 -C 6 6 )(pta) 2 ] + [RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )(pta)] 2; 60 C [RuCl(η 6 -C 6 6 )(pta)] [{RuCl 2 (η 6 2 O, pta -C 6 6 )} 2 ] 25 C [RuCl(η 6 -C 6 6 )( 2 O)(pta)] + 2; 60 C [Ru(η 6 -C 6 6 )( 2 O)(pta)] + [RuCl 2 (pta) 4 ] 2; 60 C [RuCl(pta) 4 ], [Ru( 2 O)(pta) 4 ] +, [Ru 2 (pta) 4 ] pta-mentes Ru-komplex 2; 60 C [Ru 4 4 (η 6 -C 6 6 ) 4 ] 2+ [Ru 4 6 (η 6 -C 6 6 ) 4 ] 2+ [Ru 3 (η 6 -C 6 6 ) 3 (µ 3 -Cl)(µ 2-2 )(µ 3 -O)] + 4. ábra: [{RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )} 2 ] és pta vizes oldatában keletkező komplexek és reakcióik 2 -nel (p = 100 bar) 8

IV. Az új, vízoldható Ru(II)-foszfin komplexeket katalizátorként használtam hidrogénezési és hidroszililezési reakciókban a./ Az un. in situ módon kialakított [RuCl 2 (arén)(l)](l = pta, mtppts) illetve a preparált [RuCl 2 (η 6 - -C 10 14 )(pta)] komplexeket sikerrel alkalmaztam a CO 3 vizes közegű redukciójában katalizátorként. Kimutattam, hogy D 2 O-ban a [RuCl 2 (η 6 -C 10 14 )(pta)] által katalizált reakcióban nemcsak COO -, CO 3 - + 2 CO 2 - + 2 O (4) hanem deuterált formiát, DCOO - is képződik. A reakciók előrehaladását 13 C NMR spektrumok alapján követve, meghatároztam az óránkénti katalitikus ciklusszámokat (TOF). A [{RuCl 2 (η 6 -C 6 6 )} 2 ] + 4 pta in situ kialakított katalizátorral, p( 2 ) = 100 bar nyomáson, a hőmérséklettől illetve a [L]/[Ru] aránytól függően TOF = 22-409 h -1 közötti értékeket nyertem. b./ Fahéjaldehid hidrogénezése A fahéjaldehid [RuCl 2 (η 6 -C 10 14 )(pta)] által katalizált hidrogénezését vizes-szerves kétfázisú kevert rendszerben különböző 2 nyomáson és hőmérsékleten, COONa jelen- és távollétében vizsgáltam. Megállapítottam, hogy hidrogénezés csak p > 10 bar nyomáson játszódik le, és a fahéjalkohol a főtermék. idrid kialakítására alkalmas, kis mennyiségű formiát ([COONa]/[Ru] = 2) jelenlétében a hidrogénezés mértéke jelentősen megnő, és párhuzamosan C=C kötés redukciója kerül előtérbe. c./ Igazoltam, hogy a független módszerrel előállított akvakomplexek és klorokomplexek hidrogénezési és hidroszililezési reakciókban mutatott katalitikus tulajdonságai különböznek mind szerves, mind vizes-szerves kétfázisú rendszerekben. A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] és a [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ] + komplexek katalitikus aktivitását a fahéjaldehid és fenilacetilén hidrogénezési illetve a fenilacetilén hidroszililezési reakciójában tanulmányoztam. Metanolban, atmoszférikus 2 nyomáson mindkét komplex a fenilacetilén sztirollá történő hidrogénezését katalizálja. A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ]-katalizálta folyamat lényegesen gyorsabb, mint ami a [Ru( 2 O)(CO)(mtppms) 3 ] + jelenlétében tapasztalható (t 1/2 = ~50 perc ill. ~ 400 perc T = 60 C-on). 9

A fahéjaldehid metanolban végzett hidrogénezésekor mindkét katalizátor főként a telítetlen alkohol képződését segíti elő: a kationos komplexszel végzett reakcióban a szelektivitás csaknem teljes, igaz a konverzió kismértékben elmarad a [RuCl(CO)(mtppms) 3 ]-tal mérttől. A fenilacetilén hidroszililezési reakcióiban az öt lehetséges termékből (5. ábra) főként β-sztiril-szilán (Z- és E-izomer egyaránt) és sztirol keletkezett mind egy-, mind kétfázisú rendszerekben. SiR 3 + trialkil-szilán C CR' alkil-acetilén R = Et 3, Me 2 Ph R' = Ph kat. C C 'R SiR 3 I. cisz-(z) alkenil-szilán 'RC CSiR 3 'R IV. trialkilszilil-acetilén C SiR 3 C II. transz-(e) alkenil-szilán C C C R' V. alkén SiR 3 C R' III. α alkenil-szilán 5. ábra: Alkinek hidroszililezésének lehetséges termékei MeO-celloszolvban a klorokomplex (ebben az oldószerben nem szolvolizál) a Z- sztirilszilán képződését segíti elő, míg az akvakomplex elsősorban a fenilacetilén hidrogénezését katalizálja a klorokomplexénél lényegesen kisebb aktivitással. A víz-1,2-diklór-etán kétfázisú rendszerben vizsgálva ugyanezt a reakciót megállapítottam, hogy: a hidroszilán minősége és mennyisége is hatást gyakorol a katalízisre: a SiMe 2 Ph-nal gyorsabb a reakció, mint SiEt 3 -nal. A szilán feleslege elsősorban a reakció sebességére és nem a szelektivitásra van hatással. a levegő jelenléte nem befolyásolja lényegesen sem a konverziót, sem a szelektivitást. a vizes fázis helyett p = 7,5 puffert alkalmazva csökken a konverzió, de nő a szelektivitás a Z-sztiril-szilán javára. a halogenidek (Cl -, Br -, I - ) közül a klorid jelenlétében érhető el a legnagyobb konverzió. Koncentrációjának növelésével változik a szelektivitás is: a sztirol és E-sztiril-szilán rovására nő a Z-izomer mennyisége. A [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) és [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 komplexek katalitikus aktivitását ugyancsak a fenilacetilén hidroszililezési reakcióiban hasonlítottam össze. Következtetéseim: 10

1,2-diklór-etánban az alkalmazott körülmények között a [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 az aktívabb katalizátor. 1,2-diklór-etán helyett acetonban vagy TF-ban végezve a reakciót a konverzió jelentősen csökken. Bár mindhárom oldószerben a Z-alkenil-szilán a főtermék, ennek mennyisége 1,2-diklór-etán > aceton > TF sorrendben csökken, ezzel párhuzamosan nő a sztirol részaránya, és TF-ben megközelíti a 30%-t. Vizes-szerves kétfázisú rendszerben a reaktánsok aránya is jelentős hatást gyakorol a szelektivitásra. A fenilacetilén és a SiEt 3 koncentrációjának közelítésével a sztirol részaránya növekszik. Talán ennél is jellemzőbb, hogy ezzel párhuzamosan a E-sztirilszilán képződése háttérbe szorul, és a Z-izomer kerül túlsúlyba. A konverzió növelhető, a sztirol képződése pedig visszaszorítható a hőmérséklet emelésével illetve a SiEt 3 helyett SiMe 2 Ph alkalmazásával. Az allil-alkoholok [Ru( 2 O)(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) 2 által katalizált vizes közegű hidrogénezésével kapcsolatban az oldat p-jának szerepére mutattam rá. Atmoszférikus nyomáson a vizsgált vegyületek (allil-alkohol, geraniol és 1-oktén-3-ol) alig hidrogéneződnek, az 1-oktén-3-ol reakciója azonban jelentősen gyorsul, ha víz helyett p = 7,5 foszfát pufferben oldottam a katalizátort. Főként izomerizáció játszódik le: kb. hat és félszer annyi 3-oktanon keletkezik, mint 3-oktanol. Az értekezésem eredményei rávilágítottak arra, hogy a kloro-komplexek által katalizált vizes közegű hidrogénezési és hidroszililezési folyamatokban nemcsak a +, de a halogenidek koncentrációja és minősége is jelentős hatást gyakorol a reakciók konverziójára és szelektivitására. 11

Publikációs lista/list of Publications A témához kapcsolódó közlemények/papers related to the dissertation: [1]. orváth, G. Laurenczy, Á. Kathó, J. Organomet. Chem. 689 (2004) 1036-1045 Water-soluble (η 6 -arene)ruthenium(ii)-phosphine complexes and their catalytic activity in the hydrogenation of bicarbonate in aqueous solution [2] G. Papp,. orváth, Á. Kathó, F. Joó, elvetica Chimica Acta, 88 (2005) 566-573 Aqueous Organometallic Chemistry. Synthesis and Solution Equilibria of Trisodium Carbonylchlorotris[3-(diphenylphosphino-κP)benzenesulfonato]-hydridoruthenate(3-) ([Ru(Cl)(CO){m-(Ph 2 P)-C 6 4 -SO 3 Na} 3 ]) and Trisodium Aquacarbonyltris[3- (diphenylphosphino-κp)benzenesulfonato]-hydridoruthenate(2-) Tetrafluoroborate(1-) ([Ru(CO)( 2 O)-{m-(Ph 2 P)-C 6 4 -SO 3 Na} 3 ][BF 4 ]) Előkészületben/In preparation: [1]. orváth, G. Papp, F. Joó, Á. Kathó Comparison of catalytic properties of the easily interconvertible, water-soluble [RuCl(CO)(mtppms) 3 ]and [Ru(CO)( 2 O)(mtppms) 3 ] + [2].orváth, Á. Kathó, F. Joó, E. Sola, M. Martin Reactions of [RuCl(NCMe) 4 (P i Pr 3 )](BF 4 ) in aqueous and organic media: synthetic, equilibrium and catalytic studies Előadások/Lectures: [1] Papp G., orváth., Kathó Á., Joó F. XXXIX. Komplexkémiai Kollokvium, 2004. május 26-28, Agárd-Gárdony A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] komplex oldategyensúlyi viselkedése és katalitikus tulajdonságai [2] orváth., Papp G., Joó F., Kathó Á. XXXIX. Komplexkémiai Kollokvium, 2004. május 26-28, Agárd-Gárdony A [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] és a [Ru(CO)( 2 O)(mtppms) 3 ] + komplexek katalitikus tulajdonságainak összehasonlítása [3] Kathó Á., orváth., Laurenczy G. XXXIX. Komplexkémiai Kollokvium, 2004. május 26-28, Agárd-Gárdony Vízoldható foszfint tartalmazó félszendvics Ru-komplexek [4] P. Csabai, M. Fekete, G. Papp,. orváth, Á. Kathó F. Joó Synthesis and catalytic properties of new water-soluble organometallic Ru(II)-complexes Abstr. Working Group Meeting D30 Tarragona (2004) p. 10 12

Poszterek/Posters: [1] Á. Kathó,. orváth, G. Laurenczy 13th International Symposium on omogeneous Catalysis, September 3-7, 2002,Tarragona, Spain Catalytic application of half-sandwich ruthenium complexes in aqueous solution [2]. orváth, Á. Kathó, G. Laurenczy 3rd Swiss COST Chemistry Symposium, October 17-18, 2002, Basel, Switzerland ydrogenation with Ruthenium(arene)phosphine Catalysts in Water Chimia, 56, (2002), 413 [3] Á. Kathó,. orváth, G. Laurenczy and F. Joó 28th International Conference on Solution Chemistry, August 23-28, 2003, Debrecen, ungary Phosphine-substituted water-soluble (arene)ru(ii)-complexes [4] G. Papp,. orváth, Á. Kathó, F. Joó 14th International Symposium on omogeneous Catalysis, July 5-9, 2004, Munich Solution equilibria and catalytic properties of [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] [5]. orváth, G. Papp, F. Joó, Á. Kathó 14th International Symposium on omogeneous Catalysis, July 5-9, 2004, Munich Comparison of catalytic properties of the easily interconvertible, water-soluble [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] and [Ru(CO)( 2 O)(mtppms) 3 ] + [6]. orváth, G. Papp, F. Joó, Á. Kathó 7th Summer School on Green Chemistry, September 5-11, 2004, Venezia, Italy Comparison of catalytic properties of the easily interconvertible, water-soluble [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] and [Ru(CO)( 2 O)(mtppms) 3 ] + [7]. orváth, G. Papp, Á. Kathó, F. Joó Metamorphosis of the [RuCl(CO)(mtppms) 3 ] catalyst during the hydrosylilation of alkynes in aqueous-organic biphasic systems Conf. on Knowledge-based Materials and Technologies for Sustainable Chemistry, Tallinn (2005) Book of Abstracts, O44, p. 56 13